Un nuevo microscopio quirúrgico ofrece imágenes 3D precisas con 48 cámaras diminutas

Durante mucho tiempo, los cirujanos han dependido de microscopios estereoscópicos para obtener percepción de profundidad durante procedimientos delicados, pero este método presenta limitaciones. Si bien estos microscopios proporcionan una sensación de tridimensionalidad, no ofrecen mediciones precisas, lo que dificulta la estimación exacta de distancias o formas en entornos complejos, especialmente cuando la iluminación es irregular o las herramientas obstruyen la visión. Estos desafíos han frenado los avances en la automatización quirúrgica y los sistemas de retroalimentación en tiempo real.

Además, las exploraciones 3D preoperatorias, como las resonancias magnéticas o las tomografías computarizadas, no se actualizan durante la cirugía a medida que los tejidos se desplazan. La tomografía de coherencia óptica (OCT) puede ofrecer datos en tiempo real, pero su alcance es limitado y difícil de interpretar. Para abordar estos desafíos, los investigadores han desarrollado un nuevo microscopio quirúrgico que proporciona mediciones 3D precisas en tiempo real durante la cirugía.

La nueva solución, conocida como estereoscopio multivista de campo de luz de Fourier (FiLM-Scope), fue desarrollada por investigadores de la Universidad de Duke (Durham, Carolina del Norte, EUA) e incorpora 48 cámaras diminutas dispuestas en cuadrícula, todas enfocadas a través de una única lente de alto rendimiento. Cada cámara captura una imagen de alta resolución desde un ángulo ligeramente diferente, generando 48 imágenes de la misma escena con 12,5 megapíxeles cada una. El campo de visión del sistema es amplio (aproximadamente 28 x 37 milímetros) yy ofrece un nivel de detalle fino de hasta 22 micras.

El sistema procesa estas múltiples perspectivas mediante un algoritmo autosupervisado especialmente diseñado para crear un mapa 3D de la escena en tiempo real. Este algoritmo no requiere datos previos ni modelos preentrenados, y puede reconstruir formas de superficies con una precisión de 11 micras en un rango de profundidad de un centímetro. El FiLM-Scope fue probado por su rendimiento y capacidad para generar mapas tridimensionales en tiempo real, lo que permite ampliar o desplazar digitalmente la vista sin mover el microscopio.

El estudio, publicado en Advanced Photonics Nexus, confirmó que FiLM-Scope podría mejorar la precisión y eficiencia de la cirugía al proporcionar imágenes 3D detalladas durante los procedimientos en vivo. La capacidad del sistema para convertir imágenes estándar en mediciones 3D precisas abre nuevas posibilidades tanto para la microcirugía manual como para la robótica.

Esta tecnología también podría aplicarse en otros campos que requieren visualización 3D de alta precisión, como la ciencia de materiales y la microfabricación. Los investigadores apuntan a refinar aún más la tecnología y expandir su uso en varios dominios médicos y científicos. Al convertir imágenes estándar en mediciones 3D precisas, FiLM-Scope podría expandir lo que es posible tanto en la microcirugía manual como en la robótica.

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Universidad de Duke